Am citit în academia Khan despre formula de calcul a liniilor câmpului magnetic (legea lui Ampere). Unele materiale au capacitatea de a concentra câmpurile magnetice, ceea ce este descris de acele materiale cu permeabilitate mai mare. Permeabilitatea vidului este $ 4 \ pi * 10 ^ -7 $ , ceea ce înseamnă că poate concentra liniile câmpului magnetic. Dar cum nimic – indiferent de materie, energie sau forță – nu poate influența sau manipula undele care trec prin el (practic prin neant). Adică de ce permeabilitatea nu este 0? (Acest lucru iese doar din intuiția rigidă că vidul nu face nimic pentru nimic, pentru că nu este nimic – ignorând perechile particule-antiparticule sau alte lucruri similare foarte îndepărtate.)
După cum se poate observa din neclaritatea întrebării , Învăț fizică (nu un expert) și orice răspuns teoretic este în regulă, dar răspunsurile care implică matematică complexă, cum ar fi calculul sau diferențialele, nu sunt binevenite, dar dacă trebuie utilizate, permiteți-mi să fiu informat.
Comentarii
- Dacă ar fi zero, nu ar exista deloc câmp magnetic.
Răspuns
„Capacitatea de a concentra câmpurile” este, în cel mai bun caz, o descriere foarte slabă a validității limitate. Descrierile libere ale validității limitate conduc întotdeauna la paradoxuri atunci când sunt luate prea literal.
permeabilitatea magnetică este un factor de proporționalitate în relația dintre câmp și curent. În spațiul liber, relația este $$ \ nabla \ times \ mathbf {B} = \ mu_0 \ mathbf {J} $$ Nu vă lăsați distras de derivatul $ \ nabla $ ; calculul nu este important aici. Important este că un curent diferit de zero produce un câmp diferit de zero, chiar și în spațiul liber, deci permeabilitatea spațiului liber este diferită de zero.
În interiorul unui material în care o parte din curent se datorează taxelor legate, curentul asociat cu taxele gratuite este bucla cantității $$ \ mathbf {H} = \ frac {1} {\ mu_0} \ mathbf {B} – \ mathbf {M} $$ unde conturile de magnetizare $ \ mathbf {M} $ pentru curenții din cauza sarcinilor legate. Permeabilitatea magnetică $ \ mu $ a materialului este definită de relația $$ \ mathbf {H} = \ frac {1} {\ mu} \ mathbf {B}. $$ Aceasta este menită să facă ecuațiile care implică curentul liber să arate ca ecuația care implică curentul total, cu $ \ mathbf {H} $ în locul $ \ mathbf {B} $ . În spațiul liber, unde magn itizarea $ \ mathbf {M} $ este zero, ecuațiile precedente implică $ \ mu = \ mu_0 $ .
Comentarii
- Vă mulțumim pentru derivarea pe care o căutam. De unde vine valoarea constantei respective de la 4 * pi * 10 ^ -7 ?? Este definit sau aflat prin calcule experimentale precum G (constanta gravitațională universală)?
- @Theinfinity Valoarea utilizată trebuie definită ca $ 4 \ pi \ cdot 10 ^ {- 7} \ text {H / m} $. Acum, se determină experimental că se află în incertitudinea valorii inițiale. De asemenea, rețineți că permeabilitatea are unități; nu are dimensiuni.
- Tesla metri pe amper. Dreapta. Vă mulțumim
Răspuns
Dacă permeabilitatea la vid ar fi zero, atunci nu ar exista câmpuri magnetice, ca $ B \ propto \ mu_0 $ , deci trebuie să fie diferit de zero pentru a exista câmpuri magnetice. Condiția permeabilității zero descrie de fapt supraconductori , unde câmpul magnetic este zero în interior. Deoarece ați întrebat despre faptul că ceva este zero în vid, merită menționat faptul că există o cantitate legată de permeabilitate, numită susceptibilitate magnetică , care este zero pentru vid . Aceasta este utilizată pentru a descrie modul în care mediile liniare se compară cu vidul, prin relația $ \ mu = \ mu_0 (1 + \ chi_m) $ , unde $ \ mu $ este permeabilitatea unui mediu cu susceptibilitate magnetică $ \ chi_m $ .
Comentarii
- Am înțeles asta, dar îndoiala mea este de ce se numește permeabilitatea vidului. Este doar o practică convențională istorică sau are implicații practice?
Răspuns
Permeabilitatea vidului apare în teoria clasică a câmpului din ideea că spațiul nu este un nimic, ci este ceva substanțial care susține noțiunea de câmp.Apare diferit în electrodinamica cuantică, în care forțele electromagnetice pot fi văzute ca apărând din schimbul de fotoni între particulele încărcate. Deși este încă numită permeabilitatea vidului, organizațiile de standarde au trecut recent la utilizarea constantă magnetică ca nume preferat pentru $ μ_0 $ ,
Răspuns
În timp ce $ \ mu_0 $ are denumirea de permeabilitate a vidului, originea sa este legată de forțele dintre conductori:
$$ \ frac {F} {\ Delta L} = \ frac {\ mu_0 I_1I_2} {2 \ pi d} $$
Experimentele arată că forța este proporțională cu curenții și la inversul distanței dintre fire. Este posibil să setați constanta proporționalității ( $ \ mu_0 $ ) ca $ 1 $ . Dar, în acest caz, unitatea de încărcare trebuie modificată, deoarece $ I = Q / t $ .
La început, experimentul pare un lucru pur electric, dar firele conductoare deviază și un ac al busolei, astfel încât forța este descrisă ca fiind mediată de un câmp magnetic produs de curenți. Și se schimbă în funcție de materialul dintre fire.
Acesta este motivul denumirii permeabilității magnetice și de ce $ \ mu_0 \ ne 1 $ pentru vid.